家养林麝饲用植物叶养分特征和营养价值综合评价

2022-11-15王永奇李斐然

动物营养学报 2022年10期

王永奇李斐然

(陕西省动物研究所，西安 710032)

野生环境下，林麝食物主要涵盖阔、针植被类型的多种树木鲜嫩枝叶、茎尖及花芽部分，也包括地衣、苔藓及植物籽实类[1-3]，不同季节、分布区林麝食物组成不尽相同；家养环境下，林麝食物丰富度、种类等往往较难充足提供优质饲草。因此，明晰饲料养分特征、利用状况是科学配制林麝饲粮、发挥生产性能及推进产业化进程等的基础。然而，林麝营养学研究多集中在可食植物种类、食性选择和营养生态学领域[4-5]，关于家养林麝饲料养分特征、营养价值及优质饲料资源发掘等基础性研究较少，是当前林麝饲粮科学配制亟需解决的重要问题之一。

现有相关研究表明，家养林麝饲料资源较广，饲粮营养水平与林麝麝香产量和品质、生长发育等生产性能息息相关。黄步军等[6]研究发现，饲粮营养水平显著影响林麝麝香产量和品质；杨营等[7]调查发现，四川圈养林麝采食植物种类包含31个科，64个种；王文霞等[8-9]对秦岭地区林麝常用17种树叶类饲料氨基酸及其营养价值、饲料源植物营养特征及食物选择主导因子进行了研究，结果显示这些17种树叶类饲料氨基酸含量均较高且种类丰富；白彦等[10-11]分析了陕西某家养林麝种群饲用植物叶常规养分及矿物质含量特征；王洪永[12]对家养林麝替代饲料白三叶的栽培技术进行了研究；王永奇等[13]对陕西某家养林麝种群常用植物叶营养成分进行了综合分析，并对不同生物学阶段饲粮配制提出了建议；封孝兰等[14-15]研究了精料补充料粗蛋白质水平与3月龄雌性林麝生产性能之间的关系，结果表明3月龄雌性林麝补饲粗蛋白质水平26%精料组平均日增重较粗蛋白质水平20%精料组增加了12.93%；王新贵等[16]、安清聪等[17]分别研究了提高林麝粗饲料利用率的方法及不同形式补饲的适应性等。综上所述，家养林麝饲料养分特征、营养价值及利用优质饲料配制饲粮等营养学方面研究薄弱，加之地域、饲料种类及采摘时间、测定指标等差异及营养价值大多局限于单一养分指标对比，较难全面反映家养林麝可饲用植物综合营养价值，不利于优质饲料开发、利用。鉴于此，本研究通过测定国内某地可用于饲喂家养林麝的木本植物树叶、藤本及草本植物幼嫩茎叶概略养分含量，分析其营养类型与特征，并采用牧草品质综合评价常用的聚类分析(CA)、主成分分析(PCA)等[18-22]方法多指标综合评价林麝饲用植物实际饲用部位营养价值，期望拓展、补充家养麝饲料数据资源，为林麝不同生理状态优质饲草供给提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为国内某家养林麝分布地分布的21种植物叶或幼嫩茎叶，家养林麝饲用植物叶种类见表1。采样时对样品采集地、采样时间进行标记，通过查阅文献及根据植物分类鉴定方法进行种类鉴定。

表1 家养林麝饲用植物叶种类Table 1 Forage plant leaves species for captive forest musk deer

1.2 测定内容与方法

于8月份在家养林麝分布地采集21种饲用植物叶样品，置于布袋中，并记录鲜重。样品在实验室内自然风干、粉碎(40～60目)，密封保存备用，养分指标测定均以样品风干状态为基础。采用国标规定的饲料常规养分分析法[23-24]测定干物质(DM)、粗脂肪(EE)、粗蛋白质(CP)、粗灰分(Ash)、粗纤维(CF)含量，计算无氮浸出物(NFE)含量，计算公式如下：

NFE(%)=DM-(EE+Ash+CF+CP)。

适口性评价参照《天然草原等级评定技术规范》[25]标准方法，即采用咨询、访问富有多年养麝经验的专家及饲养人员，按采食程度划分为优(嗜食)、良(喜食)、中(乐食)、低(可食)、劣(少或不食)5个等级。营养类型划分参照甘肃天然草地饲用植物营养价值评定方法，并计算碳氮比[26-27]。

1.3 数据处理与统计分析

采用Excel 2010、SPSS 25.0软件进行数据整理与统计分析。聚类分析应用SPSS 25.0软件组间联结法(between-groups linkage)，即类平均法(average linkage)，选用欧氏距离(Euclidean distance)计算；纳入5项养分指标(CP、CF、EE、Ash、NEF)进行主成分分析，评价21种饲用植物叶的综合营养价值。主成分分析中各主成分和主成分综合模型计算公式为如下：

式中：Fi为各主成分得分；Aij为特征向量值；Zij为各植物叶养分指标标准化值；F为主成分综合得分；λi为第i个主成分的方差贡献率占总提取方差贡献率的比重，即权重。

2 结果与分析

2.1 饲用植物叶常规养分分析

由表2可见，新鲜基础状态下，饲用植物叶平均水分含量为(69.58±1.85)%，变异系数为2.65%。水分含量均超过45%，均属青绿饲料类。通常水分含量越高，表明干物质含量越少，营养价值一般越低。

饲用植物叶平均干物质含量为(30.42±1.85)%，变异系数为6.07%，其中披针叶胡颓子干物质含量最高(36.56%)，白桦树叶干物质含量最低(26.50%)。通常干物质含量越高，营养价值越高。

饲用植物叶平均粗纤维含量为(10.71±3.03)%，变异系数为28.32%。披针叶胡颓子粗纤维含量最高(17.10%)，其次是广布野豌豆(15.90%)、皂柳(14.50%)，细齿樱桃最低(6.08%)。饲用植物叶的粗纤维含量均低于苜蓿干草[10]。粗纤维含量与养分消化率呈负相关，即粗纤维含量越高，适口性越差，饲料消化率越低，饲料品质越低。

饲用植物叶平均粗蛋白质含量为(16.18±5.59)%，变异系数为34.56%。细齿樱桃粗蛋白质含量最高(33.10%)，其次是广布野豌豆(25.60%)，陇东海棠最低(9.29%)。饲用植物叶中粗蛋白质含量高于苜蓿干草的有6种(占28.57%)，粗蛋白质含量高于20%的有5种(占23.81%)，粗蛋白质含量在16%～20%的有3种(占14.29%)，粗蛋白质含量在10%～16%的有12种(占57.14%)，粗蛋白质含量低于10%的有1种(占4.76%)。粗蛋白质含量是评价饲料营养价值的重要指标之一，其含量越高，饲料品质越好。

饲用植物叶平均粗脂肪含量为(4.55±2.69)%，变异系数为60.52%。白桦树叶粗脂肪含量最高(13.50%)，其次是美花铁线莲(10.10%)，多叶勾儿茶粗脂肪含量最低(1.75%)。饲用植物叶中粗脂肪含量高于苜蓿干草的有15种(占71.43%)，粗脂肪含量低于苜蓿干草的有4种(占19.05)。粗脂肪含量越高，能值越高，饲料品质越好。

饲用植物叶平均粗灰分含量为(8.24±3.96)%，变异系数为48.09%。细齿樱桃粗灰分含量最高(22.30%)，其次为藜(11.90%)、梾木(11.80%)，沙棘最低(3.50%)。饲用植物叶中粗灰分含量高于苜蓿干草的有10种(占47.62%)。粗灰分的组成为矿物质，能为机体提供必要的矿物质。

饲用植物叶平均无氮浸出物含量为(50.81±7.83)%，变异系数为15.41%。湖北华楸无氮浸出物含量最高(59.30%)，细齿樱桃最低(26.10%)。饲用植物叶中无氮浸出物含量高于50%的有15种(占71.43%)，无氮浸出物含量在40%～50%的有4种(占19.05%)，无氮浸出物含量低于40%的有2种(占9.52%)。饲用植物叶中无氮浸出物含量高于苜蓿干草的有20种(占95.24%)。无氮浸出物含量越高意味着可消化碳水化合物越丰富，饲料消化率越高，适口性越好。

2.2 植物分类学地位及饲用部位喜食度

家养林麝21种饲用植物隶属11个目、13个科、17个属。其中，蔷薇目(Rosales)蔷薇科(Rosaceae)4个属，即苹果属(Malus)、樱属(Cerasus)、花楸属(Sorbus)及珍珠梅属(Sorbaria)的5种(陇东海棠、微毛樱桃、细齿樱桃、湖北华楸、高丛珍珠梅)；胡颓子科(Elaeagnaceae)沙棘属(Hippophae)1种(沙棘)及豆科(Leguminosae)野豌豆属(Vicia)1种(广布野豌豆)，分别占23.81%、4.76%、4.76%；毛莨目(Ranunculales)毛莨科(Ranunculaceae)铁线莲属(Clematis)2种(薄叶铁线莲、美花铁线莲)及小蘖科(Berberidaceae)小蘖属(Berberis)1种(直穗小蘖)，分别占9.52%、4.76%；石竹目(Caryophyllales)藜科(Chenopodiaceae)藜属(Chenopodium)1种(藜)，占4.76%；山毛榉目(Fagales)桦木科(Betulaceae)桦木属(Betula)2种(红桦、白桦)，占9.52%；鼠李目(Rhamnales)鼠李科(Rhamnaceae)勾儿茶属(Berchemia)1种(多叶勾儿茶)，占4.76%；伞形目(Apiales)2科，即山茱萸科(Cornaceae)、五加科(Araliaceae)2属的梾木属(Cornus)、楤木属(Aralia)2种(梾木、楤木)，占9.52%；无患子目(Sapindales)无患子科(Sapindaceae)槭属(Acer)1种(疏花槭)，占4.76%；金虎尾目(Malpighiales)及杨柳目(Salicales)的杨柳科(Salicaceae)柳属(Salix)2种(高山柳、皂柳)，占9.52%；侧膜胎座目(Parietales)猕猴桃科(Actinidiaceae)藤山柳属(Clematoclethra)1种(猕猴桃藤山柳)，占4.76%；桃金娘目(Myrtales)胡颓子科胡颓子属(Elaeagnus)1种(披针叶胡颓子)，占4.76%。上述结果显示，林麝采食蔷薇目蔷薇科植物种类最多，其次为毛莨目毛莨科山毛榉目桦木科植物，最后为其余植物种类，由此可见，家养环境下林麝采食植物种类分布较为广泛。

表2 饲用植物叶常规养分含量Table 2 Conventional nutrient contents of forage plant leaves %

根据已有资料及采食部位的调查记载，林麝常采食植物的根、茎、叶、花等，种类广泛。本研究根据生产实践调查，获取家养林麝采食的21种饲用植物，茎、叶、花均采食的植物种类有4种(占19.05%)，叶、花均采食的植物种类2种(占9.52%)，叶、茎均采食的植物种类1种(占4.76%)，植物叶则全部采食。通过对上述植物饲用部位适口性访问调查，林麝乐食直穗小蘖、披针叶胡颓子2种(占9.52%)植物叶，喜食高山柳、皂柳、湖北华楸、沙棘、高丛珍珠梅5种(占23.81%)植物叶；其余14种(占66.67%)植物可食部位则嗜食，显然该林麝群采食的饲料基本上属适口性好、喜食度高的类型。

2.3 植物营养类型

21种饲用植物涉及乔木、灌木、藤本及草本等4种植物类别。通过碳氮比分析，属氮型(N型)植物种类有薄叶铁线莲、广布野豌豆、披针叶胡颓子3种，占14.29%，属氮碳型(NC型)植物种类有美花铁线莲、红桦、白桦、多叶勾儿茶、高山柳、直穗小蘖、猕猴桃藤山柳、皂柳、沙棘、高丛珍珠梅、微毛樱桃、楤木12种，占57.14%，属碳氮型(CN型)植物种类有疏花槭、湖北华楸2种，占9.52%，属碳型(C型)、氮-灰分型(N-A型)、灰分-氮型(A-N型)、氮碳-灰分型(NC-A型)植物种类分别为陇东海棠、藜、细齿樱桃、梾木，均占4.76%。研究植物碳氮比及营养类型，有助于进一步了解植物性饲料营养特征，进行不同类型饲料的科学调配，满足林麝不同生理阶段营养需求。

1～21代表21种饲用植物叶编号。1 to 21 represents numbers of 21 kinds of forage plant leaves.图1 21种饲用植物叶常规养分综合指标聚类树系图Fig.1 Clustering tree diagram of conventional nutrient comprehensive index of 21 kinds of forage plant leaves

为明确不同植物叶养分特征及异同，选择CP、CF、EE、Ash、NFE作为分类运算指标，采用系统聚类法确定各种类养分特征相似性。在相关系数的基础上，采用组间联结法计算，绘出树系图(图1)。基于5项指标绘制出树系图并比较实测数据，21种饲用植物叶可分为8大类群(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ)：第Ⅰ类饲料(细齿樱桃)粗脂肪、粗纤维及无氮浸出物含量低，而粗蛋白质(达33%以上)及粗灰分含量极高，风干基础下按国际饲料分类原则属典型蛋白质饲料范畴；第Ⅱ类饲料(广布野豌豆)粗脂肪、无氮浸出物含量低，而粗纤维含量稍高(但低于18%)，粗蛋白质含量为25.60%，属典型蛋白质饲料范畴；第Ⅲ类饲料(白桦)粗蛋白质含量低于20%，粗纤维含量低于18%，粗脂肪含量较高，无氮浸出物含量较低，属能量饲料范畴；第Ⅳ类饲料(薄叶铁线莲、藜)粗蛋白质含量在20%以上，粗纤维含量低于18%、粗脂肪、无氮浸出物含量较低，属典型蛋白质饲料范畴；第Ⅴ类饲料(美花铁线莲)粗蛋白质含量低于20%，粗纤维含量低于18%，粗脂肪、无氮浸出物含量中等，粗灰分含量低，属能量饲料范畴；第Ⅵ类饲料(皂柳、披针叶胡颓子、沙棘)粗纤维含量高(但低于18%)，粗蛋白质和无氮浸出物含量较高，粗脂肪含量较低，其中皂柳、沙棘属于能量饲料范畴，而披针叶胡颓子较特殊，属蛋白质饲料范畴；第Ⅶ类饲料(陇东海棠、湖北花楸)无氮浸出物含量高，粗蛋白质(低于20%)、粗脂肪、粗纤维(低于18%)及粗灰分含量较低，属能量饲料范畴；第Ⅷ类饲料(高山柳、猕猴桃藤山柳、红桦、微毛樱桃、梾木、高丛珍珠梅、楤木、多叶勾儿茶、直穗小蘖、疏花槭)粗蛋白质较高(但低于20%)及无氮浸出物含量较高，粗纤维含量较低(低于18%)，粗脂肪含量低，属能量饲料范畴。

2.4 植物叶营养价值综合评价

选取Ash、CF、CP、EE、NFE等反映饲料营养价值的5项养分指标进行主成分分析，如数据变化幅度大或量纲不同需进行标准化处理，由于CF为负向指标，需进行正向化倒数处理。按照主成分值大于1的原则将原先5个指标提取为2个互不相关的主成分，其总累计贡献率为77.064%，基本可以反映大部分原始信息，根据各主成分特征向量值、植物饲料各养分指标标准化值计算主成分得分，各主成分方差贡献率占总提取方差贡献率的比重为权重，构建综合评价模型为：F=0.658F1+0.342F2，其F值越大营养品质越好(表3)。

表3 21种饲用植物叶营养价值综合评价Table 3 Comprehensive evaluation of nutritive value of 21 kinds of forage plant leaves

为更加直观显示上述植物饲用叶营养价值，将苜蓿干草[10]和泡桐叶[28]作为外标参照引入评价体系，可提取总累计贡献率达94.367%、主成分值大于1的3个主成分，分别为2.364、1.339、1.015，方差贡献率分别为47.288%、26.777%、20.302%，各自权重为0.501、0.284、0.215，F=0.501F1+0.284F2+0.215F3，营养价值按综合评价得分高低顺序为细齿樱桃(2.76)>广布野豌豆(1.33)>苜蓿(1.21)>白桦(0.67)>藜(0.47)>薄叶铁线莲(0.36)>披针胡颓子(0.18)>泡桐(0.09)>皂柳(0.07)>美花铁线莲(-0.03)>梾木(-0.13)>高丛珍珠梅(-0.24)>沙棘(-0.26)>猕猴桃腾山柳(-0.40)>红桦、高山柳(-0.45)>微毛樱桃(-0.57)>檧木(-0.62)>多叶勾儿茶(-0.63)>直穗小孽(-0.67)>疏花槭(-0.86)>陇东海棠(-0.91)>湖北华楸(-0.93)，其高低顺序与提取的2个主成分得分结果基本保持趋势一致。

3 讨论

3.1 不同地域饲用植物叶养分特征比较

本研究测定的21种饲用植物叶平均粗蛋白质含量、变异幅度及变化范围与王永奇等[13]测定陕西林麝24种饲用植物叶平均粗蛋白质含量(13.40±4.30)%、变异系数32.07%、变化范围8.40%～27.40%的结果相比高2.78%，变异幅度近似；平均粗纤维含量与陕西植物叶平均粗纤维含量(14.88±3.49)%、变异系数23.42%、变化范围7.80%～23.00%结果相比则低4.71%，变异幅度小；平均粗脂肪含量与陕西植物叶平均粗脂肪含量(3.11±1.64)%、变异系数52.69%、变化范围0.88%～7.00%的结果相比高1.44%，变异幅度大；平均粗灰分含量与陕西植物叶平均粗灰分含量(8.09±2.23)%、变异系数27.59%、变化范围4.80%～13.20%的结果相比高0.15%，变异幅度大；平均无氮浸出物含量与陕西植物叶平均无氮浸出物含量(52.07±7.26)%、变异系数13.94%、变化范围34.12%～63.52%的结果相比低1.26%，变异幅度相似。作为反映饲料品质最重要的2个指标粗蛋白质、粗纤维及其他几个养分指标测定结果与优质饲草苜蓿、泡桐相比，其粗纤维含量远低于苜蓿干草，大多数低于泡桐叶，平均粗蛋白质含量与苜蓿干草接近，表明该家养林麝植物叶类饲料是经过长期生产实践筛选，营养价值较优于陕西某家养麝群。此外，据程世国等[29]报道育成期雌雄林麝养分需要量推算出的饲粮风干基础上粗蛋白质水平15.69%～17.80%，利用21种植物叶配制能够满足；粗纤维水平4.03%～4.80%，则明显远低于反刍动物牛、羊饲粮粗纤维水平，低于NRC(1977)、AEC(1993)中单胃食草动物兔饲粮粗纤维水平10%～14%及一般认为的家兔饲粮中适宜的粗纤维水平10%～20%[30]；王秋婷等[31]对育成林麝饲粮不同粗纤维水平与生长性能、表观消化率的研究结果显示饲粮粗纤维水平12.74%能显著提高平均日增重，降低料重比；18.53%的饲粮粗纤维水平能极显著提高养分表观消化率。结合本次研究养分特征及林麝冬季采食青干叶种类、数量及饲粮结构推断、分析，家养林麝饲粮粗纤维水平与王秋婷等[31]研究结果基本类似，明显较程世国等[29]报道的结果高。众多研究表明，饲粮纤维过量易造成养分消化率降低，不足可能会引起动物消化道功能紊乱、生长迟缓、肠炎、异食癖等状况，家养林麝饲粮适宜的粗纤维水平及其他养分摄入量研究尚少，且饲粮中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)及酸性洗涤木质素(ADL)等研究尚未展开，故今后应加强该方面的探索。

3.2 营养类型、适口性及聚类分析

植物碳氮比越小表明氮类物质含量越高，蛋白质营养价值越好。21种植物性饲料中N型、NC型、N-A型、NC-A型及A-N型的饲料种类共计18种，占比达85.71%；C型和CN型饲料种类仅占14.29%，显然21种植物叶绝大多数属于氮素营养类型，即粗蛋白质含量较高的饲料类型，其蛋白质组成、可降解真蛋白质含量和存在形式、构成蛋白质氨基酸种类及平衡性等还应探索；碳素营养类型是反刍动物良好的能量来源，作为供能重要碳水化合物(非结构性碳水化合物)的无氮浸出物含量除个别种类含量低外，绝大部分种类与玉米(Zeamays)、小麦(Triticumaestivum)等籽实类相比较低，但基本上都超过了40%，71.43%的种类超过了50%，部分含量接近60%，风干基础下粗纤维含量均低于18%，且平均含量为(10.71±3.03)%，表明可溶性碳水化合物中快速、中速降解部分含量较高，属营养品质较高的饲料类型。依据养分含量划分出7种营养类型，对N型、NC型植物适宜在哺乳期、换毛期添加饲喂，其他阶段饲喂时需添加一定量的含碳类物质，但在饲喂时需控制矿物质含量，且需调整部分饲料中钙磷比例；对C-N型、C型植物适宜育成后期、体质弱及短期优饲等阶段添加饲喂，其他阶段饲喂时需添加一定量的油脂类含量高的饲料以提高饲粮的能量水平；对N-A型、A-N型及NC-灰分型植物适宜在妊娠期及育成前期添加饲喂，其他阶段饲喂时需添加一定量的含碳类物质。

饲料适口性是反映饲用品质的一个质量指标。通过访问调查林麝对不同种饲料的采食偏好、摄食率、采食速度、采食量及林麝的生长发育和健康等情况，嗜(喜)食植物叶占总数的90.48%，乐食仅占9.52%，充分说明该麝场供给的植物叶类饲料经过了长期的优化筛选，品质优良；粗纤维含量最高的披针叶胡颓子适口性不及粗纤维含量低、无氮浸出物与粗蛋白质含量高的陇东海棠，显示粗纤维含量影响林麝对饲料的适口性和消化率。此外，林麝采食的植物中部分的根、茎、叶、花或果实具有药用价值，如多叶勾儿茶、藜等收录在《全国中草药汇编》(1975)中，此类饲用植物价值不仅体现在提供养分上，还在于可能含某些特殊成分对麝的疾病预防有重要的意义；聚类分析结果显示，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ类饲料在风干状态下属蛋白质饲料范畴；第Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ(仅披针叶胡颓子较为特殊)、Ⅶ、Ⅷ类饲料则属能量饲料范畴，不同范畴中涵盖的饲料特性不尽相同。尽管各分类群与传统植物分类学上对植物分类存在差异，即同一科的植物或并未分到距离较近的类群中，原因可能在于植物种质特性不同，但从营养价值层面对植物叶进行归类，指导饲喂更为直观。

3.3 营养价值综合评价

评定饲料营养价值的方法多样，如化学分析法、消化试验法、物质与能量代谢法、比较屠宰实验法等，但不同方法各有优缺点，尚无一套完整、完美的饲料评价体系。营养价值高低是评价饲料是否优良的重要指标，主要取决于所含营养成分的种类与数量[32]，很难从一个层面或采用相互分离的单个因素(如粗蛋白质、粗纤维等)量化判断植物营养价值，要全面综合评价需要采集、利用更多的信息。目前，采用多指标综合评价的方法很多，如定性指标综合评价法有主成分分析法、因子分析法、聚类分析法、判别分析法、灰色关联度评价法等，非确定性指标综合评价法有模糊综合评价法、多维标度分析法等[33]，上述方法在众多领域应用广泛，部分方法在牧草种质资源评价中应用良好。本研究对21种林麝饲用植物叶采用主成分分析法降维将多个指标转化为少数几个互不关联但能够反映原始指标大部分信息的综合指标，更客观和科学。本试验结果显示，21种饲用植物叶综合营养价值为细齿樱桃>广布野豌豆>藜>薄叶铁线莲>白桦>披针叶胡颓子>梾木>皂柳>高丛珍珠梅>沙棘>猕猴桃藤山柳>美花铁线莲、红桦>高山柳>多叶勾儿茶>微毛樱桃、楤木>直穗小孽>疏花槭>陇东海棠>湖北华楸，聚类分析结果显示个别种类虽存在一定差异外，总体基本保持一致；采用苜蓿、泡桐叶等外标参照计算获得的营养价值高低顺序也反映出基本相似的规律，同时结果显示林麝饲用植物叶中细齿樱桃、广布野豌豆品质超过饲用苜蓿，6种超过了泡桐叶，这与张凡凡等[19]研究的广布野豌豆营养价值优于黄花苜蓿、罗马苜蓿的结果相似。